精英家教网 > 高中数学 > 题目详情

(辽宁卷理19)如图,在棱长为1的正方体

中,AP=BQ=b(0<b<1),截面PQEF,截面PQGH

(Ⅰ)证明:平面PQEF和平面PQGH互相垂直;

(Ⅱ)证明:截面PQEF和截面PQGH面积之和是定值,

并求出这个值;

(Ⅲ)若与平面PQEF所成的角为,求与平面PQGH所成角的正弦值.

说明:本小题主要考查空间中的线面关系,面面关系,解三角形等基础知识,考查空间想象能力与逻辑思维能力。满分12分.

解法一:(Ⅰ)证明:在正方体中,,又由已知可得

所以,所以平面

所以平面和平面互相垂直.   4分

(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知,又截面PQEF和截面PQGH都是矩形,且PQ=1,所以截面PQEF和截面PQGH面积之和是,是定值.  8分

(III)解:连结BC′交EQ于点M.因为,所以平面和平面PQGH互相平行,因此与平面PQGH所成角与与平面所成角相等.

与(Ⅰ)同理可证EQ⊥平面PQGH,可知EM⊥平面,因此EM的比值就是所求的正弦值.

PF于点N连结EN,由

因为⊥平面PQEF又已知与平面PQEF角,

所以,即

解得,可知EBC中点.

所以EM=,又

与平面PQCH所成角的正弦值为.  12分

解法二:以D为原点,射线DADCDD′分别为xyz轴的正半轴建立如图的空间直角坐标系Dxyz由已知得,故

(Ⅰ)证明:在所建立的坐标系中,可得

因为,所以是平面PQEF的法向量.

因为,所以是平面PQGH的法向量.

因为,所以

所以平面PQEF和平面PQGH互相垂直.      4分

(Ⅱ)证明:因为,所以,又,所以PQEF为矩形,同理PQGH为矩形.

在所建立的坐标系中可求得,所以,又

所以截面PQEF和截面PQGH面积之和为,是定值.   8分

(Ⅲ)解:由已知得角,又可得

   ,解得

所以,又,所以与平面PQGH所成角的正弦值为

.     12分

练习册系列答案
相关习题

科目:高中数学 来源: 题型:

(辽宁卷理19)如图,在棱长为1的正方体

中,AP=BQ=b(0<b<1),截面PQEF,截面PQGH

(Ⅰ)证明:平面PQEF和平面PQGH互相垂直;

(Ⅱ)证明:截面PQEF和截面PQGH面积之和是定值,

并求出这个值;

(Ⅲ)若与平面PQEF所成的角为,求与平面PQGH所成角的正弦值.

说明:本小题主要考查空间中的线面关系,面面关系,解三角形等基础知识,考查空间想象能力与逻辑思维能力。满分12分.

查看答案和解析>>

同步练习册答案